Các kỹ sư tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) và Đại học Harvard đã thiết kế được một thiết bị nhỏ để bàn, có khả năng phát hiện SARS-CoV-2 từ mẫu nước bọt trong khoảng một giờ. Thiết bị cho kết quả chẩn đoán chính xác như các xét nghiệm PCR hiện nay.

Thiết bị này còn được sử dụng để phát hiện một số biến thể của vi rút SARS-CoV-2. Thời gian xét nghiệm cho kết quả trong vòng một giờ, giúp dễ dàng theo dõi các biến thể vi rút khác nhau.

James Collins, Giáo sư Khoa học và Kỹ thuật Y tế tại Viện Khoa học và Kỹ thuật Y tế (IMES) thuộc MIT cho biết: “Chúng tôi đã chứng minh nền tảng có thể được lập trình để phát hiện nhanh các biến thể mới. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã nhằm vào các biến thể của Anh, Nam Phi và Braxin, nhưng dễ dàng điều chỉnh cho biến thể Delta và các biến thể khác”.

Thiết bị chẩn đoán mới dựa vào công nghệ CRISPR, có thể được lắp ráp với giá thành khoảng 15 USD, nhưng chi phí sẽ giảm đáng kể nếu thiết bị được sản xuất trên quy mô lớn.

Chẩn đoán khép kín

Thiết bị chẩn đoán mới dựa vào SHERLOCK, một công cụ CRISPR do nhóm nghiên cứu phát triển lần đầu tiên vào năm 2017. Các thành phần của hệ thống gồm có sợi ARN chỉ dẫn, cho phép phát hiện các chuỗi ARN mục tiêu, cùng với các enzym Cas phân tách các chuỗi đó và phát ra tín hiệu huỳnh quang. Tất cả các thành phần phân tử này có thể được đông khô để bảo quản lâu dài và được kích hoạt lại khi tiếp xúc với nước.

Năm 2020, phòng thí nghiệm của GS. Collins đã điều chỉnh công nghệ này để sử dụng phát hiện vi rút SARS-CoV-2 với hy vọng thiết kế được một thiết bị chẩn đoán vi rút qua các mẫu nước bọt, cho kết quả nhanh và dễ sử dụng.

Để đạt được mục tiêu đó, nhóm nghiên cứu đã kết hợp bước tiền xử lý quan trọng nhằm vô hiệu hóa các enzym nucleaza trong nước bọt chuyên phá hủy các axit nucleic như ARN. Khi mẫu nước bọt được đưa vào thiết bị, các nucleaza sẽ bị bất hoạt bởi nhiệt và hai loại thuốc thử hóa học. Sau đó, ARN của vi rút được chiết xuất và cô đặc khi nước bọt thấm qua một lớp màng.

Tiếp đó, mẫu ARN này được tiếp xúc với các thành phần CRISPR/Cas đông khô, được kích hoạt bằng cách tự động chọc thủng các gói nước được bịt kín bên trong thiết bị. Phản ứng xảy ra, khuếch đại mẫu ARN và phát hiện chuỗi ARN mục tiêu, nếu có.

Xiao Tan, đồng tác giả nghiên cứu cho biết: “Mục tiêu của chúng tôi là đưa ra một phương pháp chẩn đoán hoàn toàn khép kín mà không cần thiết bị nào khác. Về cơ bản, bệnh nhân chỉ cần nhổ nước bọt vào thiết bị này, sau đó, bạn ấn pít-tông xuống và một giờ sau sẽ nhận được kết quả”.

Các nhà nghiên cứu đã thiết kế được thiết bị SHERLOCK tối thiểu (miSHERLOCK), chứa bốn mô-đun, trong đó, mỗi mô-đun tìm kiếm một trình tự ARN mục tiêu khác nhau. Mô-đun ban đầu chứa các sợi ARN chỉ dẫn, có thể phát hiện bất kỳ chủng SARS-CoV-2 nào. Các mô-đun khác dành riêng cho các đột biến B.1.1.7, P.1 và B.1.351.

Vào thời điểm các nhà khoa học thực hiện nghiên cứu này, biến thể Delta vẫn chưa phổ biến. Nhưng vì hệ thống đã được thiết kế xong, nên cần tạo ra một mô-đun mới để phát hiện biến thể đó. Hệ thống cũng có thể được lập trình để theo dõi các đột biến mới khiến vi rút lan truyền mạnh hơn.

Theo dõi các biến thể

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm thiết bị mới với nước bọt của những người chứa nhiều chuỗi ARN tổng hợp của vi rút SARS-CoV-2 và sau đó là với khoảng 50 mẫu nước bọt từ những bệnh nhân có kết quả xét nghiệm dương tính với vi rút. Kết quả cho thấy thiết bị có khả năng phát hiện vi rút chính xác như các xét nghiệm PCR thông dụng cần phải ngoáy mũi và mất nhiều thời gian xử lý mẫu mới cho kết quả.

Thiết bị mới cho kết quả dưới dạng huỳnh quang có thể nhìn thấy bằng mắt thường. Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu cũng thiết kế một ứng dụng trên điện thoại thông minh có thể đọc kết quả và gửi đến các sở y tế công cộng, tạo thuận lợi cho việc theo dõi.

Các nhà nghiên cứu tin rằng thiết bị có thể được sản xuất trên quy mô lớn với chi phí khoảng 2-3 USD. Nếu được Cơ quan Quản lý thực phẩm và dược phẩm (FDA) chấp thuận và được sản xuất trên quy mô lớn, thiết bị này có thể hữu ích cho những người muốn thực hiện xét nghiệm tại nhà hoặc tại các trung tâm chăm sóc sức khỏe ở những khu vực không dễ thực hiện xét nghiệm PCR hoặc giải trình tự gen của các biến thể SARS-CoV-2.

N.P.D (NASATI), theo https://scitechdaily.com/new-device-can-diagnose-covid-19-and-variants-from-saliva-samples/, 6/8/2021